ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано _____________________________ Руководитель ООП по направлению 220700 доцент | Утверждаю ___________________________ Зав. кафедрой общей и физической химии профессор |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Физическая Химия»
Направление подготовки: 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств»
Профили подготовки: «Автоматизация технологических процессов и производств в горной промышленности»; «Автоматизация технологических процессов и производств в металлургической промышленности»; «Автоматизация технологических процессов и производств в нефтепереработке».
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент
Санкт-Петербург
2012
1. Цели и задачи дисциплины: приобретение знаний в области физической химии в качестве естественнонаучной дисциплины, овершенно необходимых для последующего логического перехода к изучению цикла профессиональных дисциплин по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств». В результате изучения теоретического курса и прохождения лабораторного практикума по физической химии задачей дисциплины является получение студентом необходимого объема знаний в области термодинамических и кинетических закономерностей химических и металлургических процессов, научиться применять эти знания для решения практических задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Физическая химия» относится к циклу математических и естественнонаучных дисциплин и входит в его базовую часть. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по дисциплине «Химия», устанавливаемыми ФГОС ВПО по направлению 220400 «Управление в технических системах». Дисциплина является предшествующей для изучения последующих дисциплин: цикла Б.2 (математические и естественнонаучные дисциплины) - Органическая химия (3-й семестр), Теория металлургических процессов (3-й семестр), Экология (8-й семестр), цикла Б.3 (профессиональный цикл) – Технологические процессы переработки нефти и газа (4-й семестр), Металлургия тяжелых цветных металлов (4-й семестр), Металлургия легких цветных металлов (5-й семестр), Безопасность жизнедеятельности (7-й семестр), Автоматизация технологических процессов в металлургии (7-й семестр).
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
общекультурных компетенций:
способностью логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
способностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
профессиональных компетенций
способностью представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);
способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);
способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);
Знать: общие закономерности протекания химических реакций, природу химических реакций, используемых в металлургических производствах; законы и понятия физической химии для анализа металлургических процессов; природу фазовых равновесий в металлургических системах;
Уметь: осуществлять корректное математическое описание физических и химических явлений технологических процессов; применять современное физическое оборудование и приборы при решении практических задач; выполнять термохимические расчеты, расчеты химического равновесия, равновесия в растворах; анализировать фазовые равновесия на основе диаграмм состояния; использовать справочную литературу для выполнения расчетов
Владеть: методами работы на основных физико-химических приборах; основными физико-химическими расчетами металлургических процессов; методами определения и расчета тепловых эффектов химических реакций, парциальных мольных величин, равновесных характеристик.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
2 | |||||
Аудиторные занятия (всего) | 54 | 54 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 36 | 36 | |||
Практические занятия (ПЗ) | |||||
Семинары (С) | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | 18 | 18 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 18 | 18 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | |||||
Расчетно-графические работы | |||||
Реферат | |||||
Другие виды самостоятельной работы | 18 | 18 | |||
Выполнение домашних заданий | 8 | 8 | |||
Подготовка к лабораторным работам | 2 | 2 | |||
Составление отчетов к лабораторным работам | 4 | 4 | |||
Подготовка к контрольной работе | 2 | 2 | |||
Подготовка к экзамену | 2 | 2 | |||
Вид промежуточной аттестации (экзамен) | 36 | 36 | |||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 108 | 108 | |||
3 | 3 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Химическая термодинамика | Предмет и задачи термодинамики, ее значение. Первое начало. Тепловой эффект изохорного и изобарного процессов, понятие об энтальпии. Теплоемкость, ей использование для расчетов тепловых эффектов процессов. Расчет тепловых эффектов химических реакций. Закон Гесса. Тепловые эффекты реакций в растворах. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры, закон Кирхгофа. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии. Закономерности изменения энтропии. Третье начало термодинамики. Учение о химическом сродстве. Термодинамические потенциалы Гельмгольца и Гиббса, их вычисление. Определение направления протекания химических реакций. |
2. | Химическое равновесие | Парциальные молярные величины, их определение. Химический потенциал, его значение для компонента идеального газа, идеального раствора, предельно разбавленного раствора и для реальных систем. Понятие об активности и фугитивности. Уравнение изотермы реакции. Константа равновесия. Расчет равновесного состава реакционной смеси. Влияние внешних условий на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Выбор оптимальных условий для проведения реакции. Вычисление константы равновесия при различных температурах |
3. | Фазовые равновесия | Основные понятия: фаза, составляющее вещество и компонент системы, термодинамические степени свободы. Правило фаз Гиббса. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса, его использование для расчета фазовых равновесий а однокомпонентных системах. Фазовые диаграммы однокомпонентных систем. Диаграммы состояния двух и трёхкомпонентных систем. |
4. | Основы электрохимии | Электрическая проводимость и её виды. Подвижность ионов. Кондуктометрический и его применение для определения физико-химических характеристик систем. Электродный потенциал, типы электродов. Гальванические элементы. ЭДС. Потенциометрический анализ и области его применения. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
1. | Органическая химия | + | + | + | + |
2. | Экология | + | + | + | + |
3. | Металлургия тяжелых цветных металлов | + | + | + | + |
4. | Металлургия легких цветных металлов | + | + | + | + |
5. | Теория металлургических процессов | + | + | + | + |
6. | Безопасность жизнедеятельности | + | + | + | + |
7. | Автоматизация технологических процессов в металлургии | + | + | + | + |
8. | Технологические процессы переработки нефти и газа | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Основы химической термодинамики | 10 | 4 | 4 | 18 | ||
2. | Химическое равновесие | 8 | 4 | 4 | 16 | ||
3. | Фазовые равновесия | 10 | 6 | 6 | 22 | ||
4. | Основы электрохимии | 8 | 4 | 4 | 16 | ||
Итого | 36 | 18 | 18 | 72 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 1 | Определение теплоты диссоциации слабого электролита | 2 |
2. | 1 | Определение интегральной теплоты растворения и гидратации соли | 2 |
3. | 2 | Определение степени диссоциации слабого электролита потенциометрическим методом | 2 |
4. | 2 | Кондуктометрическое определение константы диссоциации слабого электролита | 2 |
5. | 2 | Определение константы нестойкости | 2 |
6. | 3 | Давление насыщенного пара | 2 |
7. | 3 | Криометрия | 2 |
8. | 4 | Приготовление буферного раствора и определение рН | 2 |
9. | 4 | Определение ЭДС, активности и коэффициента активности | 2 |
Итого | 18 |
7. Практические занятия (семинары)
не предусмотрены учебным планом и основной образовательной программой
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)_______ не предусмотрено учебным планом и основной образовательной программой ___________________________________
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. , Семченко химия. Издание 4. М.: Высшая школа, 2003.
2. , , Батраков химия. М.: Академия. 2005.
3. , , Успенская физической химии. Теория и задачи. М.: Экзамен. 2005.
4. , , Дубровская химия. Термодинамические свойства растворов. Сборник задач. СПб.: Изд-во СПГГИ, 2007.
5. Краткий справочник физико-химических величин. / Ред. , Пономарева 10. СПб: Специальная литература, 2003.
6. , Ульянова химия. Химическая кинетика. Методуказания. СПб.: Изд-во СПГГИ, 2003.
7. Липин диаграммы. Сборник задач. СПб: Изд-во СПГГИ, 1999.
8. , , Иванов химия. Химическая термодинамика. Сборник задач. СПб. СПГГИ.: 2007.
9. Чиркст электролитов. Учебное пособие. СПб. СПГГИ. 2006.
10. , , Литвинова химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие. СПб. СПГГИ. 2010.
б) дополнительная литература
1. , , Картушинская задач по химической термодинамике. М.: Высшая школа, 1985.
2. Дибров и физическая химия. Часть 3. Химическая термодинамика. СПб: Изд-во СПГГИ, 1996.
3. , , Лихтенштейн кинетика. М.: Химия, 2000.
программа химических расчетов HSC производства компании Outotec
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
http://www. chem. /cgi-bin/tkv. pl
http://www.
http://www. sciteclibrary. ru/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лаборатория общей и неорганической химии, лаборатория физической химии, лаборатория прикладной химии, компьютерные классы, специализированная аудитория 3532.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и междисциплинарных образовательных модулей, представляющих совокупность теоретических представлений и практических навыков по дидактическим единицам, изложенными в тексте программы во взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами.
Теоретические представления студент получает в результате изучения курса лекций и самостоятельного изучения литературных источников (учебников и учебных пособий). Теоретические представления закрепляются в процессе выполнения домашних заданий, контрольных и самостоятельных работ, составления реферата.
Практические навыки студентом приобретаются в ходе выполнения рекомендованного программой учебного лабораторного практикума, подготовке к лабораторным работам и оформления отчетов по результатам выполнения лабораторного эксперимента.
Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана, примерной учебной программы и включает
= посещение лекционных и лабораторных занятий;
= своевременная сдача домашних заданий в соответствии с предоставленным преподавателем графиком выполнения домашних работ;
= своевременное предоставление реферата в соответствии с графиком работы над рефератом, которых составляется лектором потока;
= выполнение учебного лабораторного практикума и предоставления отчетов по лабораторным работам в соответствии с графиком выполнения лабораторных работ и сроками сдачи отчетов, разрабатываемым лектором потока;
= успешное написание контрольной работы.
Разработчик:
кафедра ОФХ доцент
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперт:
кафедра ОФХ профессор
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
____________________ ___________________ _________________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
